электрический нагреватель воздуха для сетей с изменяющимся напряжением

Формула изобретения

Электрический нагреватель воздуха для сетей с изменяющимся напряжением, содержащий секции резистивных электронагревателей, подключенные к питающей сети через замыкающие контакты основных контакторов, отличающийся тем, что с целью повышения надежности и эксплуатационной безопасности путем выравнивания выходных параметров, в него введены три дополнительные секции резистивных электронагревателей с электросопротивлениями, величины которых позволяют сохранить мощность дополнительных секций электронагревателей, равную мощности основных электронагревателей при дискретно изменяющемся напряжении сети, три реле минимального напряжения с различными уставками и три дополнительных контактора, причем дополнительные секции электронагревателей подключены к питающей сети через замыкающие контакты соответствующего контактора, в цепь катушки которого включен размыкающий контакт соответствующего реле минимального напряжения, а реле минимального напряжения состоит из транзистора, база которого через стабилитрон подключена к резистивному делителю, выводы которого являются измерительными входами реле минимального напряжения, а в эмиттер-коллекторную цепь включено промежуточное реле, зашунтированное диодом, контакты которого являются выходом реле минимального напряжения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области электрооборудования кораблей, в частности к устройствам электронагрева, и может быть использовано на кораблях, судах и плавсредствах всех типов, классов и назначений.

Известно устройство "Нагреватель воздуха электрический судовой для сетей постоянного тока с изменяющимся от 320 до 175 В напряжением", содержащее секции резистивных электронагревателей (далее по тексту ЭН), подключенные к питающей сети через замыкающие контакты основных контакторов [1]

Однако известному устройству присущи недостатки: оснащение только двумя секциями ЭН с номинальными параметрами при одном фиксированном напряжении 220 В, что обусловливает при верхнем (320 В) значении напряжения сети перегрев нагреваемого воздуха и снижение его качества, а также перегрев оболочек ЭН и корпуса НВЭ, снижающий его электробезопасность, а при нижнем (175 В) значении напряжения сети недостаточный нагрев воздуха и, как следствие, сложность поддержания заданной температуры в обогреваемых отсеках, помещениях, шахтах и т.п. отсутствие средств автоматического включения и отключения секций ЭН в зависимости от величины напряжения сети, что обусловливает необходимость визуального слежения за изменением напряжения в питающей сети с целью своевременного отключения или включения секций ЭН, т.е. постоянное наблюдение за работой НВЭ.

Наиболее близким предлагаемому по своей технической сущности является устройство "Подогреватель воды ПВЭ-12", содержащее основные и резервные секции ЭН, подключаемые к питающей сети через замыкающие контакты основных и резервных контакторов [2]

Однако и это устройство имеет недостатки: оснащение ЭН с номинальными параметрами при одном фиксированном напряжении 220 В, что обусловливает при нижнем (175 В) значении напряжения сети недостаточный нагрев воды и, как следствие, сложность поддержания заданной температуры в обогреваемых отсеках и помещениях (недостатки при напряжении 320В, присущие вышеупомянутому НВЭ, компенсируется теплофизическими параметрами нагреваемой среды, т.е. воды); отсутствие средств автоматического включения и отключения секций ЭН в зависимости от величины напряжения сети, что обусловливает необходимость визуального слежения за изменением напряжения в питающей сети с целью своевременного отключения для включения секций ЭН, т.е. также постоянное наблюдение за работой ПВЭ-12.

Целью предложения является повышение надежности, экономичности и эксплуатационной безопасности НВЭ путем выравнивания выходных параметров.

Поставленная цель достигается тем, что в НВЭ введены три дополнительных секции ЭН с различными электросопротивлениями, дискретно обеспечивающими при уменьшении напряжения в сети до заданной величины мощность дополнительных ЭН, равную мощности основных ЭН при максимальном напряжении, три реле минимального напряжения с различными уставками и три дополнительных контактора, при этом дополнительные секции ЭН подключены к питающей сети через замыкающие контакты соответствующего контактора, в цепь катушки которого включен размыкающий контакт соответствующего реле минимального напряжения, а реле минимального напряжения содержит транзисторный усилитель, база которого через стабилитрон подключена к резистивному делителю, а в эмиттер коллекторную цепь включено промежуточное реле, зашунтированное диодом.

Поскольку указанные отличительные признаки отсутствуют у прототипа, предлагаемое техническое решение отвечает критерию "новизна".

Признак "введены реле минимального напряжения" широко известен в технике, например в оборудовании предприятий общественного питания [3] где проявляет себя только как средство его запуска или остановки. В предлагаемом устройстве в совокупности с признаками "введены дополнительные секции ЭН с различными электросопротивлениями, дискретно обеспечивающими при уменьшении напряжения в сети до заданной величины мощность дополнительных ЭН, равную мощности основных ЭН при максимальном напряжении" и "реле минимального напряжения содержит транзисторный усилитель, база которого через стабилитрон подключена к резонансному делителю, а в эмиттер-коллекторную цепь включено промежуточное реле, зашунтированное диодом", не обнаруженными в предложенном сочетании в литературных источниках, обеспечивает выравнивание выходных параметров: потребляемой мощности, температур оболочек ЭН и корпуса НВЭ при изменениях напряжения питающей сети, а также исключается необходимость постоянного наблюдения за работой НВЭ.

Благодаря такому оснащению НВЭ, обеспечивается повышение качества нагреваемого воздуха, повышается надежность и электробезопасность НВЭ, упрощается работа личного состава кораблей, и повышается экономичность НВЭ.

Таким образом, у предлагаемого устройства появляются свойства, которые не совпадают со свойствами, проявляемыми отличительными признаками в известных решениях и которые не равны сумме этих свойств, что позволяет сделать вывод: предлагаемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 изображен поперечный разрез НВЭ; на фиг.2 электрическая схема управления НВЭ; на фиг.3 схема реле минимального напряжения.

Устройство "Нагреватель воздуха электрический (НВЭ) для сетей с изменяющимся напряжением" состоит из корпуса 1, включающего фланцы 2, 3, 4 и лапы 5; батареи электронагревателей (БЭН) 6, включающей фланцы 7 и 8, сальниковые вводы 9, реле тепловой защиты 10 и шесть секций ЭН 11, 12, 13, 14, 15, 16; два датчика-реле автоматического регулирования температуры 17 и 18 (встраиваются в воздуховоде вне НВЭ), крышки 19 и щита управления (не показан). Щит управления включает в себя стандартный металлической ящик, в котором размещаются элементы схемы управления НВЭ: контакторы 20, 21, 22, 23, 24, 25, вольтметр 26, кнопка "Пуск" 27 и "стоп" 28, тумблеры 29, 30, 31, соединитель 32, держатели предохранителей с плавными вставками 33, индикаторы сигнальные 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, автоматические выключатели 41, реле минимального напряжения 42, 43, 44, состоящие из промежуточного реле 45, резисторов 46, 47, 48, транзистора 49, стабилитрона 50, диода 51.

Устройство нагреватель воздуха электрический (НВЭ) для сетей с изменяющимся напряжением работает следующим образом.

В переходном состоянии все элементы устройства находятся в положении, показанном на фиг.2. На НВЭ подают напряжение с распределительного щита объекта, при этом зажигается индикатор 40. Включают вентилятор, подающий в НВЭ воздух. При этом вольтметр показывает напряжение в сети. Нажимая кнопку 27, НВЭ подключают к электрической сети. Через размыкающие контакты 55 реле регулирования и защиты 10, а также кнопки 28 получает питание контактор 20, при этом замыкаются его замыкающие контакты 56, блокируя кнопку 27, и 57, включая секцию ЭН 11. При этом зажигается индикатор 34. Одновременно получают питание контакторы 21 и 22, соответственно, через размыкающие контакты датчиков-реле 17 и 18, а также реле минимального напряжения 42, 43 и 44.

Контактор 21 посредством замыкающих контактов 58 включает секцию 12, а контактор 22 посредством замыкающих контактов 59 секцию 13. При этом зажигаются индикаторы 35 и 36. ЭН в секциях 11, 12 и 13 имеют номинальные параметры при напряжении 310 В, поэтому при напряжении свыше 310 В мощность НВЭ превышает номинальную, что обусловливает перегрев нагреваемого воздуха, а при напряжениях, меньших 310 В, становится меньше минимальной, что обусловливает недогрев нагреваемого воздуха.

Реле 42 посредством размыкающего контакта 52 промежуточного реле 45 при напряжениях свыше 265 В отключает, а при напряжениях от 265 до 175 В включает контактор 23, который, в свою очередь, посредством замыкающих контактов 60, отключает или включает секцию ЭН 14.

Реле 43 посредством размыкающего контакта 53 промежуточного реле 45 при напряжениях свыше 235 В отключает, а при напряжениях от 235 до 175 В включает контактор 24, который, в свою очередь, посредством замыкающих контактов 61 отключает или включает секцию ЭН 15.

Реле 44 посредством размыкающего контакта 54 промежуточного реле 45 при напряжениях свыше 210 В отключает, а при напряжениях от 210 до 175 В включает контактор 25, который, в свою очередь, посредством замыкающих контактов 62 отключает или включает секцию ЭН 16, ЭЕ в секциях 14, 15 и 16 имеют номинальные параметры, соответственно, при напряжениях 265, 235 и 210 В. При включении секций ЭН 14, 15 и 16 зажигаются индикаторы 37, 38 и 39.

Реле 42, 43, 44 идентичны. Их работа заключается в следующем.

При снижении питающего напряжения до напряжения срабатывания реле 42, 43, 44, соответственно, до 265, 235 и 210 В стабилитрон 50 запирается, тем самым запирая транзистор 49, катушка реле 45 обесточивается, при этом замыкается размыкающий контакт 52 (53, 54) реле 45, катушка контактора 23 (24, 25) получает питание и посредством замыкающих контактов 60 (61, 62) включает соответствующие секции электронагревателей 14, 15 и 16. Напряжение включения блоков 42, 43 и 44 регулируется резистором 46.

Для поддержания заданной температуры нагрева воздуха НВЭ оснащен датчиком-реле 17 и 18, которые автоматически отключают или включают секции ЭН 12 и 13, соответственно, при избытке или дефиците мощности. При этом датчики-реле 17 и 18 настраиваются на срабатывание с дифференциалом до 5^oC.

В случае возникновения аварийной ситуации (перегрева ЭП свыше допустимой температуры, например 250^oC) срабатывает одно из реле тепловой защиты 10 (установка двух реле тепловой защиты обусловлена значительной удаленностью друг от друга различных секций ЭН, инерционностью реле и возможностью неодновременного включения всех секций ЭН) и размыкающим контактом отключает контактор 20, в результате чего размыкается контакт 56, обеспечивается цепь управления и отключаются все секции ЭН. На случай выхода из строя реле минимального напряжения 42, 43 и 44 предусмотрено ручное включение посредством тумблеров 29, 30 и 31 контакторов 23, 24 и 25, соответственно, и секций ЭН 14, 15, 16. При этом необходим визуальный контроль напряжения в сети по показателям вольтметра 26.

Для отключения НВЭ необходимо нажать кнопку "стоп" 28, в результате чего отключится контактор 20, разомкнется его контакт 56, обесточится цепь управления и отключаются секции ЭН. При отключении той или иной секции гаснут соответствующие индикаторы. При полном отключении НВЭ гаснет индикатор 40 и стрелка вольтметра 26 возвращается к нулевой отметке.

Таким образом, поставленная цель повышения надежности, экономичности и эксплуатационной безопасности НВЭ достигается путем выравнивания выходных параметров за счет введения в него трех дополнительных секций ЭН, трех дополнительных контакторов и трех реле минимального напряжения.

Достижение поставленной цели подтверждено расчетами и техническим проектом НВЭ.

Предлагаемое устройством "Нагреватель воздуха электрический (НВЭ) для сетей с изменяющимся напряжением" принято для реализации в опытно-конструкторской работе.